Сжатие данных для передачи с ледяных лун

В поисках жизни за пределами Земли ледяные океанические луны, такие как Европа Юпитера и Энцелад Сатурна, являются перспективными целями, поскольку на них могут существовать потенциально обитаемые среды. Свидетельства этих сред — и возможной геобиологической активности — могут быть обнаружены на поверхности этих лун благодаря отложению подповерхностных флюидов извергающимися гейзерами, через трещины во льду или в результате конвективного перемешивания льда.

Органические молекулы в живых организмах имеют уникальные биохимические сигнатуры, которые можно обнаружить инструментально. NASA разрабатывает инструменты для комплекса Ocean Worlds Life Surveyor (OWLS), который может быть использован в будущих миссиях, которые совершат посадку на поверхность Европы и Энцелада и возьмут пробы льда.

OWLS будет включать инструмент капиллярного электрофореза (CE) и масс-спектрометрии (MS), способный разделять, идентифицировать и количественно определять различные химические вещества в рамках анализа образца. Однако весь этот процесс отбора проб, анализа и каталогизации генерирует огромные объемы сырых данных: каждый образец CE-MS дает 100 мегабайт или более. Возникает проблема: как передать все эти данные с далеких лун ученым на Землю?

В новом исследовании, опубликованном в Earth and Space Science, Mauceri et al. изучают, как лучше сжимать и расставлять приоритеты для этих данных, чтобы снизить требования к передаче, сохранив при этом важную информацию от инструмента на луне. Для этого исследователи создали бортовое программное обеспечение под названием Autonomous Capillary Electrophoresis Mass-spectra Examination (ACME).

Используя лабораторные образцы, команда проверила, насколько эффективно система ACME может обнаруживать пики сигнала — соответствующие концентрациям различных молекул — в сырых данных CE-MS. Исследователи также смоделировали, как информацию от анализа образцов можно сжать и передать. Они обнаружили, что ACME может обобщать и сжимать сырые данные на 2–3 порядка величины, сохраняя при этом наиболее научно значимую информацию.

Исследователи отмечают, что ACME также может расставлять приоритеты в передаче данных, оценивая наличие потенциально важных соединений в образце. В будущем эти возможности помогут исследователям нацеливаться на ключевые области для отбора проб и максимизировать научную отдачу от миссий к ледяным лунам.